JPH01503478A - 連続可変変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 連続可変変速機 技術分野 本発明は連続可変変速機（ＣＶＴ　）技術に関し、より具体的には、平ベルト連 続可変変速機において速度比を決定するための油圧・機械式制御システムに関す る。

背景技術 連続可変変速機の内、ベルトにより１対のプーリーを連結し、各プーリーの有効 直径を連続的に増減させ得ることを一般的な％徴とする形式の変速機は２種類に 大別でき、具体的には、（ａ）一方のプーリーから他方−＼動力を伝達するため に■ベルト又はその変形構造体（例えばリンクベルトやチェーン）を使用するも のと、（ｂ）両可変直径プーリーの間に平坦で柔軟なベルトを採用したシステム とに大別できる。

この分野では、平坦で柔軟なベルトを使用した連続可変変速機の方が、■ベルト を採用したシステムよシも基本的な利点が大きいことが認められていムＶベルト 型システムの場合、ベルトは断面形状が台形で、ゴム組成物で構成されておシ、 動力源（例えばエンジン又はモーター）からある速度の回転運動を出力軸に別の 速度で伝える動作において、ベルト及びプーリーシステムの幾何学的状態に応じ て速度比が最小値から最大値まで連続的に変化するようになっている。■ベルト は、２個のプーリーのそれぞれにおいて、平滑々円錐形シーブ部分の間で該部分 に作用する外部軸方向力によシ圧縮されて、ベルトに張力が及ぼされるとともに 、シープ部分でのＶベルトの両側部の間に摩擦力が生じてスリップが防止される 。作動状態では、シープ部分の軸方向負荷の変化による力の不均衡を生じさせ、 それによシ、力が釣シ合うか、又は、限界範囲ストッパーに到達するまで、２個 のプーリーにおけるベルトの半径方向位置が変化させる。

伝達トルクが大きい場合、シープに及ぼされる所要軸方向力によりｖベルトに大 きい圧縮力が生じ、そのために、ベルトを厚くしてその軸方向の座屈や破損を防 止する必要がある。この様に厚さを増加させると、ベルトの遠心力が増加し、ベ ルト張力負荷が高く々る。更に、ベルト厚さを増加させると、任意の設計最小プ ーリー半径での応力負荷が高くなるので、プーリー寸法も増加させる必要がある 。しかも、一般的々Ｖベルトは各プーリーから離れる場合に、圧縮シープ負荷か ら連続的に「引き出す」必要があるので、大幅な摩擦損失とベルト疲労が生じ、 全体的な効率と動作寿命に悪影響が及ぼされる。従って、可変速度プーリー駆動 部には広範囲の用途においてＶベルトが使用されてきてはいるが、競合する他の 小形寸法の機器と比べ、その動力容量の点で用途は著しく限られている。

連続可変変速機にＶベルトを使用すると、その様な欠点が生じることは避けられ ないので、平ベルト駆動連続可変変速機と一般に呼ばれる形式のものが開発され てきている。その名称から予想できるように、平ベルトが駆動及び被駆動プーリ ーの間に使用されておシ、それらのプーリーが個々の直径を動的に変化させて所 要の変速比変更を行うように々っている。２個のプーリーリムの間での軸方向運 動は必要ではない。一方、個々のプーリーの直径的な変化を、どのような形にせ よ、生じさせることが必要でアシ、特に有効なシステムの一つでは、その機能を 達成するために、各プーリーにおいて円形に配列された複数の駆動要素を同時に 半径方向内方又は外方へ適当に移動させることにより、プーリーの任意の有効直 径が得られるようになっている。この形式の可変速平ベルト変速機とそれに併設 される制御システムは、米国特許第４０２４７７２号、同４２９５８３６号、同 ４５９１３５１号、ならびに、米国特許出願第８７１２５４号（出願日：　１９ ８６年６月６日、現米国特許第４７１４４５２号）（いずれも出願人はＥｍｅｒ ｓｏｎ　Ｌ。

Ｋｕｍｍ　）に記載されている。上記１番目の特許を除く全ての特許において、 それらの可変直径プーリー樽成要１　’には１対のプーリーシープが含まれてお シ、両者の間を円周方向に並べた複数のベルト係合要素が延びている。一実施例 構造では、２４個のベルト保合要素が設けてちシ、１個のベルト係合要素から接 線方向に延びるベルトの走行範囲がそれに隣接するベルト係合要素からのベルト 走行範囲に対して１５度の角度で延びている。

各プーリーシープには２個のディスクが２対設けてあシ（各列において上記ディ スクを内側案内通路ディスク及び外側案内通路ディスクと呼ぶ）、それらは互い に平行でアシ、各列の内側及び外側案内通路ディスクは互いに隣接させて配置し である。隣接する対の各案内通路ディスクには複数の螺旋溝又は案内通路が設け てあシ、、各対の案内通路の方向は互いに反対であって、ベルト係合要素の端部 が螺旋案内通路の交差部で保持されるようになっている。従って、ベルト係合要 素の半径方向の調節は、内側及び外側案内通路ディスクを相対的に回転させてそ れらの角度関係を変更することにょシ行い、無論、この動作はプーリーの両方の 対の案内通路ディスクにおいて互いに対応する関係で同時に行う。すなわち、全 体的な速度比は２個のプーリーのそれぞれにおいて、互いに対向する対の案内通 路ディスクの各角度関係に左右される。

以上から明らかなように、各プーリーの互いに対向する各列のディスクの間の瞬 間的な角度関係を決′定する制御システムは、連続可変変速機全体において非常 に重要なシステムである。従来の制御システムでは、このよう々角度関係を決定 するための特性がいくつかの相互に関連する欠点となっていた。よシ具体的には 、それらの欠点としては、従来の油圧・機械式制御システムは物理的に大形で重 く、このような連続可変変速機の全体寸法と重量を大幅に増加させるということ がちる。同様に、それに対応して油圧制御システムは複雑になることが避けられ ず、この点においても、従来の連続可変変速機の寸法や重量及び価格を増加させ る原因となっている。

平ベルト連続可変変速機用の従来の制御システムについてのこのような問題を解 決した制御システムを、本発明は提供しようとするものである。

発明の目的 従って本発明の基本的な目的は、改良型の平ベルト連続可変変速機を提供するこ とにある。

更に本発明の目的は、そのような連続可変変速機において、平ベルトで連結され た入力軸と出力軸との間の有効変速比を決定するための改良型の制御システムを 提供することにある。

更に本発明の目的は、そのような制御システムにおいて、比較的小形軽量で簡単 かつ安価な構造を提供することにある。

更に本発明の目的は、変速比を従来品ニジも急速に変更できる連続可変変速機を 提供することにちる。

又別の観点によると、本発明のより具体的な目的は、プーリーに伝えられるエネ ルギーから自己エネルギーを得る制御システムを提供することにある。

発明の開示 要約すると、本発明の上記及びその他の目的は、平ベルト連続可変変速機におい て、制御システムが、プーリー直径変更を行うのに必要なエネルギーを、外部エ ネルギー源からではなく、プーリー及びベルト装置を駆動するエネルギー源から 得るように構成することによシ達成できる。各プーリーの両側の内側及び外側案 内通路ディスクは、動力消費要素にも連結された差動連結機構にょシ互いに連結 されている。様々な構造の差動連結機構を使用して所望の作動トルクを内側及び 外側案内通路ディスクの間で得ることができるが、本発明の詳細な説明する実施 例では、調和歯車駆動部を採用して作動連結関係を内側及び外側案内通路ディス クと動力消費要素との間で得るようになっている。調和駆動部は楕円形の波発生 機と、たわみスプライン歯車スリーブ（たワミスプライン）とを備え、該スリー ブを２個（Ｄ円形内歯スプラインリング、すなわち、動的スプラインと円形スプ ラインとに連結することにょシ構成されている。一般に円形スプラインはスプラ イン歯の数が２枚だけ動的スプライン及びたわみスプライン（両者の歯数は同じ である）よシも多く、そのために、動的スプラインのスプライン歯車の１７２に 等しい減速が波発生機と動的スプラインと０間で生じる。従って、単一段の連結 部において１００対１を越える割合で、波発生機から円形スプライン又は動的ス プラインに対して減速又はトルク増加を行うことができる。

本発明による連続可変変速機の以下に説明する実施例によると、駆動プーリーで は円形スプラインは内側案内通路ディスクに連結され、動的スプラインは外側案 内通路ディスクに連結されている。これとは逆に、被駆動プーリー（これはモー ター又はエンジンなどの外部動力源に連結している）では、動的スプラインは内 側案内通路ディスクに連結され、円形スプラインは外側案内通路ディスクに連結 されている。プーリーの回転方向に関する案内通路ディスクの姿勢は、先に引用 した米国特許出願第８７１２５４号（現米国特許第４７１４４７２号）に記載さ れた通シにしなければなら々い。この構造では、各プーリー装置の波発生機（ウ ェーブジェネレータ）に連結した出力動力消費要素によシ生じたドラグトルクに よシ、概ねそれに比例するプーリーアクチュエータトルクが生じ、該アクチュエ ータトルクが、調和ギヤ駆動部で作用してプーリーのベルト駆動要素を半径方向 外方へ移動させるように作用する。従って、一定長さのベルトを２個の回転プー リーに掛は渡し、各プーリーの出力動力消費要素のドラグトルクを使用して自己 エネルギー利用型アクチュエータ駆動を行いながら、トルクを伝達することがで きる。非常に高い変速比を使用できるので、それに対応する小さいトルク（従っ て小さい動力）を出力動力消費要素に伝達するだけで、ＣｖＴで一定速度比を維 持するための大きいアクチュエータトルクを発生させることができ、又必要な場 合、各プーリーで内側及び外側案内通路ディスクの間の角度関係を動的に調節す るための適当な一時的トルクを及ぼし、ＣＶＴ速度比を変更できる。

出力動力消費要素（発電機や摩擦クラッチ、エアーコンプレッサー、可変粘度流 体継手などを含む）での制御トルク吸収に様々な装置を使用できるが、この動作 のために容積型オイルギヤポンプを採用することによシ、出力パルプの開閉によ ジオイルポンプに対して可変的に負荷を及ぼすだけで、広範囲のドラグトルクを 作用させることができる。

制御システムの発展構造では、急速な速度比変更中にオイルポンプを選択的かつ 一時的にモーターとして作動′させることもできる。それに対応させてオイル供 給サブシステムを一時的に作動させ、この一時的な動作モードを容易に行えるよ うにする。

図面の簡単な説明 本発明の主な内容は、明細書の結論部分において特定され、その範囲が明確に記 載されている。但し本発明の構造及び動作方法のいずれも、添付図面及び従属ク レームに関連する以下の記載に最も明瞭に説明されている。

第１図は本発明を適応する形式の連続可変変速機を表す図で、平ベルトによシ駆 動及び被駆動プーリーを連結した構造の端面図； 第２図は第１図に示すプーリーシステムの第１図の線２−２横断面図； 第３図は内側及び外側案内通路ディスク構成要素とベルト係合要素構造との関係 を示すためのプーリーの一部切シ欠き部分斜視図； 第４Ａ、４Ｂ、４Ｃ図は、原理をよシ明確に説明するために一部の構成要素を誇 張した楕円形で示す調和駆動部の動作原理説明図： 第５図は各プーリーの内側及び外側案内通路ディスク間の角度関係を決定するた めの本発明制御システムの機械的構成要素の基本的構造を示す平ベルト連続可変 変速機の断面略図： 第６図は負荷及びその他の指令により内側及び外側案内通路ディスク間の角度関 係を決定するための第５図に示す機械的制御サブシステムに関連して使用される 油圧制御サブシステムの略図である。

発明を実施するだめの最良の形態 第１図、第２図、第３図にその基本的構造を示す平ベルト型連続可変変速機は、 本発明の特徴である制御システムを採用したものでチシ、可変直径プーリー駆動 装置１０として具体化されている。装置１０には可変直径ブー！ｊ−１１，１２ が平駆動ベルト１３によシ連結された状態で設けである。以下の記載ではプーリ ー１１を駆動プーリーとし、プーリー１２を被駆動プーリーとするが、本発明に おいてはそれらのプーリーの関係を逆にしてもよい。

プーリー１１は軸１４に適当に取り付けてあシ、プーリー１２も周仰の方法で軸 １５に適当に取シ付けである。プーリー１１．１２は互いに類似しているので、 その一方（１１）だけを以下に詳細に説明する。第３図に示すベルト１３は第２ 図の破線位置にあるベルト１３の位置に対応している。

プーリー１１には１対のプーリーシーブ１６．１７が設けてあり、両者の間を複 数のベルト係合要素１８が延びている。要素１８はベルト１３と係合して後述す る如く駆動又は被駆動状態となる。本発明の一実施例構造では、２４個のベルト 係合要素１８が円周方向に均等に分散しており、それによシ、１個のベルト係合 要素１８から接線方向に延びるベルト１３の走行範囲と、それに隣接するベルト 係合要素１８から延びるベルト走行範囲との間に１５度の角度が形成されている 。各ベルト係合要素１８にはベルト１３と係合する中実軸部２Ｂと、両端部の軸 受領域２９とが設けである。

プーリーシーブ１６には１対のプーリー案内通路ディスク１９．２１が互いに並 置状態に近接させて平行に設けである。同様に、プーリーシーブ１７には１対の プーリー案内通路ディスク２２．２３が互いに並置状態で近接させて平行に設け てちる。プーリーシーブ１Ｇ、１７の間の縦方向間隔（すなわち、案内通路ディ スク２１．２２の間の軸方向間隔）は常に同じであシ、駆動又は被駆動速度を変 えるためにベルト１３を半径方向に調節することには影響されない。当然この間 隔は、装置の設計荷重を支えるように幅を選択したベルト１３を、間隙を残して 収容できるだけの値となっている。

プーリー１１上のベルト１３０半径方向の位置調節範囲は、第２図におけるベル ト１３の実線位置及び破線位置から予測できるように、ベルト係合要素１８の半 径方向位置を変えることによシ達成できる。

例えば、第２図において、ベルト係合要素１８は、プーリー１１上でベルト１３ が実線位置にある時、軸１４の中心に接近しておシ、破線位置（第３図に示す位 置）にベルト１３がある時、ベルト係合要素は半径方向外側に移動して周辺部に 隣接している。

ベルト係合要素１８の半径方向位置の変更は、プーリーシーブ１１の外側案内通 路ディスク１９と内側案内通路ディスク２１とを相対的に回転させて両者の角度 関係を変更することによシ行い、又、プーリーシーブ１７のプーリー案内通路デ ィスク２２．２３を同様に相対的に回転させることによシ行う。

実際的には、同期動作を行うために、内側案内通路ディスク２１．２２は互いに 物理的に固定され、外側案内通路ディスク１９．２３も互いに固定される。

そのような動作のための動力は、第１図〜第３図には示されていないが、先に引 用した米国特許第４２９５８３６号に記載されたような従来技術で得られる。

外側案内通路ディスク１９は複数の対数螺旋案内通路２４を有しており、該案内 通路２４は、プーリー半径に対して４５度の角度で、隣接する中心から漸進的に 外方へ広がっている。同様に、内側案内通路ディスク２１も複数の対数螺旋案内 通路２５を、プーリー半径方向に対して約４５度の角度で外方へ放射状に延びる 状態で有しているが、その方向はプーリーディスク１９の案内通路２４とは逆で ちる。

案内通路２４．２５は、プーリー半径方向に対して４５度の角度で外方、かつ、 互いに反対方向に放射状に延びているので、それらの案内通路の交差部の角度は 、全ての半径方向位置において９０度である。

この結果、全ての半径方向位置において、ベルト係合要素１８の軸受領域端部２ ９を受け入れるための概ね一定の幾何学構造が、対数螺旋案内通路２４．２５の 交差部に生じる。同様に、内側案内通路ディスク２２は、内側案内通路ディスク ２１の案内通路２５と同様（４：外方へ放射状に延びる複数の対数螺旋案内通路 ２６を有しておシ、外側案内通路ディスク２３には、外側案内通路ディスク１９ ０案内通路２４と同様に外方へ延びる対数螺旋案内通路２７が設けである。従っ て、案内通路２６．２７は全ての半径方向位置において９０度で交差して一定の 交差幾何学構造部を形成する。該構造部は、対数螺旋案内通路２４．２５と同じ であり、ベルト係合要素１８の他方の端部を受けるようになっている。

図示の螺旋は４５度であシ、又差角度が９０度であるが、無論、別の角度の対数 螺旋を必要に応じて使用できる。又、シープを相対的に回転させて内側及び外側 の案内通路ディスクの間の角度関係を変更する時に、案内通路交差部で支持され たベルト係合要素軸受端部が適当に動くのでちれば、具体的な角度関係を多少変 更することもできる。

ベルト１３は、プーリー１１又は１２の周囲を通過する際に、ベルト係合要素１ ８の中央部分と係合し、一方のプーリーを駆動して他方のプーリーにより駆動さ れる。

以上に説明した基本的な駆動システムやプーリー１１．１２、ベルト１３、ベル ト係合要素１８は、先に引用した米国特許第４２９５８３６号（発行日：１９８ １年１０月２０日）に詳細に記載されておシ、本願に記載した本発明の特定の部 分を形成するものではないが、本発明を機能させる周辺条件を形成している。

プーリーの外側及び内側案内通路ディスクの間で所望の動作トルクを得ることは 、以下の説明から明らかかように、本発明を実施するために必要な動作である。

そのために数多くの異なる差動動力伝達構造を使用することができるが、ここで 説明する実施例では、いわゆる「調和（ハーモニック）」歯車駆動部を採用し、 内側及び外側の案内通路ディスクの間の差動動力伝達関係とある種の動力吸収要 素とが形成されている。第４Ａ、４Ｂ、４Ｃ図（特に、拡大された第４Ａ図）に は、調和駆動歯車減速装置の基本原理が示しである。この最も要素的な形態では 、調和駆動原理３個の同心構成要素が採用されて高い機械的効果及び減速機能が 生じるようになっている。

非剛体機構を使用することによシ、非剛体外接爾草に連続的な楕円たわみ波を生 じさせ、それによシ、剛体内歯歯車との連続転動噛合状態が得られるようになっ ている。すなわち、第４Ａ図において、たわみスプライン３１はその外歯で剛体 円形スプライン３２の内歯と噛み合っておシ、楕円波発生機３０はそのたわみス プライン３１をたわませる。たわみスプラインの楕円形状とそのたわみ量は、第 ４　Ａｓ　４Ｂ％４Ｃ図では、原理を説明するために、誇張して示しである。実 際のたわみ量は図示の量と比べて非常に小さく、材料疲労限界範囲に充分収まる 程度である。

非剛体たわみスプライン３１の歯と剛体円形スプライン３２は連続的に係合して おシ、たわみスプライン３１は一般に歯の数が円形スプライン３２よシも２枚少 ないので、波発生機３００１回転にょシ、たわみスプラインと円形スプラインと の間で２枚の歳に相当する相対運動が生じる。すなわち、円形スプライン３２を 回転動作的に固定したとすると、たわみスプライン３１は、波発生機（システム 入力部の例）と反対の方向に、たわみスプラインの歯数を２で割った値に等しい 減速比で回転することになる。

この相対運動は、単一たわみスプライン歯３４の運動を、矢印３５で示す方向の 入力回転の半回転にわたって調べることにより分かる。波発生機３ｏへの入力は 、この例では、波発生機に時計方向の回転を生じさせるので、たわみスプライン は反時計方向に回転する。すなわち、第４Ｂ図から明らかなように、歯３４は、 波発生機３０を１／４回転させると、１枚のたわみスプライン歯の半分に相当す る位置だけ反時計方向に移動する。又、波発生機３ｏの軸を９０度だけ回転させ ると、歯３４は完全に離脱状態となる。波発生＠３０の長軸を第４ｃ図の如く１ ８０度だけ回転させると、隣接する円形スプライン歯空間で完全な再保合が生じ 、歯３４は完全に歳１枚分だけ前進することになる。この運動は、長軸が更に１ ８０度から０度へ回転すると繰シ返され、それによシ波発生機３０に対する入力 回転毎に歯２枚分の前進が生じる。

調和駆動歯車減速比を一般的に説明する場合、たわみスプラインを出力部材と仮 定し、円形スプラインを回転動作的に固定されていると仮定する。但し、動力伝 達部を減速又は増速、差動動作のいずれに使用するかによって、いずれの駆動要 素も入力部又は出力部、固定部材として機能させることができる。

調和駆動原理は、動的スプラインからなる第４の要素を付加することによシ拡張 できる。動的スプラインは、たわみスプラインと同一方向及び同一速度で回転す る内歯画工である。動的スプラインは円形スプラインと平行で、たわみスプライ ンと係合するが、円形スプラインとは異なり、動的スプラインの歯数はたわみス プラインと同じでおる。たわみスプライン形状の回転によυ、動的スプラインの 同−歯空間内において、両者間の比が１＝１で、歯係合・離脱が生じる。従って 、システムは３要素調和駆動モデルと同じ特性のたわみスプライン出力部となシ 、入力部と反対の回転方向で歯車減速比が表される。

超高２段比能力が、２個の円形スプラインを、それぞれ、異なる単一段比に設定 して、たわみスプラインと噛み合わせることによシ得られる。単なる一例を説明 すると、１６０：１及び１５９：１の単一段比を組み合わせることによ、り、１ ２７２０　：　ｉ　の総合減速比となる。本発明での使用に適した調和駆動部は 、Ｅｍｈａｒｔ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｇｒｏｕｐ　（米国マサチューセッツ州 、ウェークフィールド）の調和駆動部門から入手できる。

本発明では、図示の実施例において、第４の要素が動的スプラインでおる４要素 調和駆動部が採用されている。第５図には本発明による平ベルト連続可変変速機 が多少略図化して示しである。前置きとして説明しておくと、先に引用した米国 特許出願第８７１２５４号（明米国特許第４７１４４７２号）で説明されでいる ように、動力伝達方向及びプーリー回転方向に関連させて案内通路ディスク姿勢 を設定した任意の回転プーリーで、内側案内通路ディスク又は外側案内通路ディ スクに動的スプライン又は円形スプラインを適当に連結することにより、波発生 機に連結した動力消費要素のドラグトルクによｐ１ベルトと係合要素とを半径方 向外方へ移動させようとする力を該トルクに大幅に対応させて得ることができる 。

その結果、各プーリーの動力消費要素のドラグトルクを利用して、トルク伝達の ために一定長さのベルトを２個の回転プーリーの間で引つ張シ、自己エネルギー 利用アクチュエータ駆動にできる。非常に高い比（１００：　１　以上）を使用 できるので、動力吸収要素に伝えられる非常に小さいトルク（従って小さい動力 ）で大きいアクチュエータトルクを発生させ、連続可変変速プーリーのベルト係 合９Ｍの位置決めに使用できる。

第５図において、プーリー装置４０を駆動プーリーとしくこのプーリーは入力軸 ４２を介してエンジンやモーターなどの外部動力源（図示せず）からトルクを受 け取る）、プーリー装置４１を被駆動プーリーとして出力軸４４に及ぼされた力 を平ベルト４３から受け取るものとする。第５図のハンチングの付は方から分か るように、プーリー装置４０の内側案内通路ディスク４５同士は物理的に連結さ れて内側案内通路ディスク構造体を形成している。同様に、プーリー装置４０の 外側案内通路ディスク４６同士も連結されて外側案内通路ディスク構造体を形成 している。被駆動プーリー装置４１の内側案内通路ディスク４７及び外側案内通 路ディスク４Ｂも同様に連結されている。第５図を第２図と簡単に比較すると、 内側案内通路ディスク４５は内側案内通路ディスク２１．２２に相当し、外側案 内通路ディスク４６は外側案内通路ディスク１９．２３に相当し、回転方向は各 図において矢印で示す通シでアシ、前述の米国特許出願第８７１２５４号（現米 国特許第４７１４４７２号）でよシ詳細に説明されているように、拶数の構成要 素間の関係を正確に設定して本発明を正確に作動させ得るようになっている。

４要素調和駆動部５０は、プーリー装置４０の外側案内通路ディスク４６と内側 案内通路ディスク４５（これは軸４２に固定されている）、ならびに、オイルポ ンプ５５などの動力消費要素に連結する出力駆動部５４を相互に差動的に連結し ている。同様に、プーリー装置４１では、４要素調和駆動部５１が、外側案内通 路ディスク４８と内側案内通路ディスク４７（これは軸４４に固定されている） 、ならびに、油ポンプ５７などの第２の動力消費要素に連結する出力駆動部５６ を相互に差動的に連結している。

駆動プーリー装置４０では、内側案内通路ディスク４５が調和駆動部５０の動的 スプライン６０に連結し、外側案内通路ディスク４６が円形スプライン６１に連 結している。内側案内通路ディスク４５は、外側案内通路ディスク４６の１個の 要素を覆うカラー５２によシ軸４２に連結されている。オイルポンプ５５と調和 駆動５０との間の出力駆動部５４は波発生機５８に連結している。

被駆動プーリー装置４１も同様に構成されているが、動的スプラインと円形スプ ラインの位置が逆である。すなわち、円形スプライン６２は内側案内通路ディス ク４７に連結し、動的スプライン６３は外側案内通路ディスク４８に連結してい る。内側案内通路ディスク４７は、外側案内通路ディスク４８の１個の要素を囲 むカラー５３によシ、軸４４に連結されている。オイルポンプ５７に連結する出 力駆動部５６は調和駆動部５１の波発生機５９に連結している。

（プーリー装置４０を駆動する）ベルト係合要素６４又は（プーリー装置４１で 駆動される）要素６５において、半径方向位置がいずれでちっても、その位置が 一定であると、そのプーリー装置用の調和駆動部の全ての構成要素（すなわち、 波発生機、たわみスプライン、動的スプライン、円形スプライン）がプーリー軸 と同一速度で回転する。従って、動力消費要素（第５図のオイルポンプ５５又は ５７）は軸速度に比例する速度で回転し、それによシ生じる作動油流れの圧力出 力（流れが作用する圧力）を制御バルブで変更できる。動力消費要素として使用 される容積型オイルポンプのドラグトルクは、発生させられた油圧に概ね比例す る。従って、プーリーのアクチュエータトルクは、容積型ポンプ吐出圧を一定に 保持することによシ、任意のベルト駆動半径及びプーリー速度において一定に維 持できる。そのために、プーリー速度比は、１個のプーリーのアクチュエータト ルクを他方に対して増加させることによシ変更できる。

例えば、任意の入力速度について、よシ高い出力速度を望む場合、オイルポンプ ５５の吐出圧を増加させることによシ、波発生機５８が一時的に軸４２よシも低 速で回転させられ、それによシ、外側案内通路ディスク４６に連結された円形ス プライン６１が、軸４２に連結された内側案内通路ディスク４５よシも低速で回 転するようになる。外側案内通路ディスクに対して内側案内通路ディスクが移動 することによシ、案内通路同士の交差部（従ってベルト係合要素６４）が駆動プ ーリー装置４０において半径方向外方へ移動する。一定長さのベルトでは、この 移動は、被駆動プーリー装置４１のベルト駆動半径が同時に減少する場合にだけ 生じる。駆動プーリー装置４０のアクチュエータトルクが増加することによシベ ルト張力が増加し、その結果、被駆動プーリー装置４１において、動力消費ユニ ット（オイルポンプ５７）のトルクが増加し、それに続いて、被駆動プーリー装 置４１のベルト駆動半径の減少に伴ってオイルデフ１５フ０回転速度が増加する 。

トルクは調和駆動部５０．５１においていずれの方向にも伝達できるが、円形ス プライン又は動的スプラインから波発生機へ動力を伝える時、逆の場合と比較し て、駆動効率は数チだけ低く力る。このことはこのシステムにおいて重要ではな く、その理由として、一定速度比での動作では出力動力消費要素（オイルポンプ ５５．５７）での動力消費が非常に低いためでラシ、又その理由は、前述の如く 、プーリー・又は調和駆動部のあらゆる要素の相対位置が−定変速比では変化し ないためである。速度変化が生じると、動力損失の一時的な増加は、速度比変更 が完了するまでの時間に逆の関係で左右される。一般的には、任意のプーリーの 内側案内通路ディスクに対する外側案内通路ディスクの角度移動量は、半径比（ 速度比）を最大に変化させる場合には、約１００度の角度変更と々る。従って、 このことは、その様々変化が１秒（適当な時間の例）で生じるとすると、その時 間に外側案内通路ディスクに対して内側案内通路ディスクが１６．７ｒｐｍで回 転することになる。

例えば１００：１の調和駆動の場合、動力消費ユニットで１６６７ｒｐｍの一時 的な変化が行われる。１秒間に１６６７　ｒｐｍだけオイルポンプ５７に対する 駆動部の回転比を増加させると、同じ寸法のプーリーを使用する場合、出力プー リー装置４１の速度が増加して、同じ１秒間において、１６６７ｒｐｍだけ駆動 プーリーにおけるオイルポンプ５５での減速が必要になる。

駆動プーリー装置４０におけるオイルポンプ５５からの吐出油圧を増加させるに は、その出力制御バルブ流路面積を制限し、オイルポンプ５５でその様な減速を 行うとともに、アクチュエータトルクを高めてベルト係合要素６４を半径方向外 方へ移動させればよい。被駆動プーリー装置４１のオイルポンプ５７の速度を同 時に増加させるためには、そ０出力制御バルブ流路面積を同時に開放することが 役立つ。

連続可変変速機として自動車に利用する場合、被駆動プーリー装置４１の出力軸 ４４は車輪に直接的に連結され、被駆動プーリー装置の回転比が車両速度に直接 的に比例するようになる。被駆動プーリー装置４１の速度絶対値が非常に急激に （例えば、１〜２秒間で）増加することは、車両の慣性によシ許容されない。但 し、自動車用の可変変速機装置では、厳しい作動条件として、任意の駆動速度に おいて、最大の車両加速を行わねばならないことがある。こＯことは、駆動プー リー装置４０に連結するエンジンをよシ高い速度まで急激に加速して、車両を加 速するためによシ大きい動力を与えることを意味する。

その様々場合、被駆動プーリー装置４１のオイルポンプ５７からの吐出油圧を、 その出力制御バルブ流路面積を制限することによシ増加させ、それによシ、オイ ルポンプ５７の速度を低下させ、よシ高いアクチュエータトルクを与えてベルト 係合要素６５を半径方向外方へ移動させる。駆動プーリー装置４０のオイルポン プ５７の速度を同時に増加させるには、その駆動出力パルプ流路面積を広げるこ とが役立つ。

時間についての連続可変変速機から生じる総合出力トルクは多くの要素に依存す るが、主に、エンジン及びその他の構成要素の慣性と、オイルポンプ５５．５７ の制御出力圧力に左右される。

短い時間間隔（例えば、おらゆる速度変化について１秒又は数秒）にわたって加 速オイルポンプをモーターとして作動させると、オイルポンプ５５又は５７の速 度を同じ率で増加させることに役立つ。この特徴は、急激なエンジン入力速度の 加速又は減速を行うのに必要な非常に短い期間にわたって、適当々ソレノイドバ ルブを制御しながら、モーターとして機能するオイルポンプへそれとは独立した ブーストポンプから一時的にオイルを供給することにより、組み入れることがで きる。ブーストポンプの体積流量は最大流量条件を満たすようにし々ければなら ないが、ブースト圧力は比較的低くてよく、モーター所要動力は最小オイルポン プ動力の約５１０％チオる。制御システムでは常に適当なベルト張力を維持して 速度比変換中のスリップを防止しなければ々らない。

１個以上の円周方向ばね（第５図にばね６Ｂ、６９として略図的に示す）を各ア クチュエータ駆動部に組み込み、それらを内側案内通路ディスクと外側案内通路 ディスクとの間にトルクを与えるように配置するとともに、その方向によシベル ト係合要素を駆動プーリー装置４０で半径方向内方へ移動させ、出力又は被駆動 プーリー装置４１で半径方向外方へ移動させるようにできる。この構造によると 、連続可変変速機が最大出力トルク対入力トルク比において、ベルトにおる程度 の張力を与えて常に初期スリップを防止しながら、動作を開始することができる 。その様々ばねは、車両の加速中に望まれるよう々被駆動プーリー装置４１に対 する駆動プーリー装置４０の最大速度の増加に役立つ。すなわち、仮にオイルポ ンプ５５φ油圧が充分に減少すると、円周方向ばねのトルクがベルト係合要素６ ４の、半径方向内方への移動を確実に助け、非常に急激なエンジン加速が許容さ れｂためである。但し、自動車用連既可変変速機で利用される場合の具体的な所 要変化では、通常、約０．１秒以上の期間にわたる運転者指令による車両加速中 に、出力トルクの総合的な損失が全く生しないことが必要となる。その結果、オ イルポンプ５５．５７での出力圧力変化の率や大きさが大きく影響する。

第６図にその全体を示す油圧制御サブシステムの一例を次に説明する。そのシス テムでは、上述の理由によｐ１オイルポンプ５５．５７の入力及び出力圧力を設 定し、ベルト４３を介装した駆動プーリー装置４０と被駆動プーリー装置４１と の速度比を制御するように力っている。リザーバー７０からのオイルは、通路７ １及び逆止弁７２．７３を介して、それぞわオイルポンプ５５．５７の吸引側７ ４．７５へ供給される。オイルポンプ５５．５７の圧力側７６．７７は、それぞ れ、通路７８．７９によりすザーバー７０に対して、冷却器８０を通過したオイ ルが戻るように連結されている。通路７８には直列型圧力センサ−８１が設けて あシ、又、センサー８１の下流側に流量制御バルブ８２が設けである。同様に、 通路７９には、直列型の圧力センサー８３とその下流側に位置する流量制御バル ブ８４とが設けてちる。

流量制御バルブ８２．８４の状態は、制御モジュール８６からの出力により設定 され、モジュール８６は圧力センサー８１．８３と、エンジン速度及びスロット ル位置等に関する外部情報源からの入力情報を受け取る。制御モジュールが、セ ンサー８１．８３から、通路７Ｂ、７９に存在する圧力（従って、プＩＪ−装置 ４０．４１間の変速比）が、検知したエンジン及びスロットル位置状態（例えば 急激加速中）にとって正しくないと検知すると、制御モジュールが応答して流量 制御バルブ８２の流路面積を減少させるとともに、流量制御バルブ８４の流路面 積を増加させ、それにより、瞬間的にオイルポンプ５５が減速されてオイルポン プ５７が増速され、駆動プーリー装置の有効半径が減少するとともに、被駆動プ ＩＪ−装置の有効半径が増加して別の正確なシステムバランス点に到達する。こ れとは逆に、減速を行ってエンジンを草両ブレーキの一部として使用する場合、 制御モジュール８６は流量制御バルブ８４の流量を減少させるとともに、流量制 御バルブ８２の流量を増加させ、システムバランス状態が再び得られるまで、瞬 間的にオイルポンプ５７を減速させてオイルポンプ５５を加速させる。

先に説明したように、ちる条件下では、速度増加時のオイルポンプ５５又は５７ の応答速度は、ポンプを短時間だけモーターとして作動させ得るようにすること により、向上させることができる。これは、モーター８９で駆動される低圧ポン プ８Ｂを付加することにより実現τきる。ポンプ８８はりザーバ−７０からオイ ルが供給され、父、通路９０．９１．９２を介してそれぞれ、オイルポンプ５５ ．５７の眼側側７４．７５に連結している。通路９１にはソレノイド駆動型バル ブ９３が１列に設けてあシ、制御モジニー−ル８６の影響で７′：ルブ９３が開 くと、バルブ９３からポンプ５５の吸引側７４へ付加的にオ・イルが供給される ことに：９、ポンプ５５を一時的にモーターとして作動させることができる。同 様に、通路９２に直列に設りたフレノイド駆動型パルプ８４が制御モジュール８ ６の影響で開くと、ポンプ８８がポンプ５７の吸引側７５ヘオイルを付加的に供 給し、ボ：／プ５７を一時的にモーターとして作動させることができる。ポンプ ８８・モーター８９とソ１／ノイド駆動型バルブ９３．９４は、急激な変速比変 更を、・Ｌう時に作動させる必要がちるだけであり、又、その急激な変更に役立 つだけでちる。すなわち、ポンプ８８と通路９０．９１．９２とソレノイド駆動 型バルブ９３．９４を含む油圧回路部分は、必要に応じて設けられたものであり 、全てのシステムにおいて要求されるわけではない。

以上に本発明の原理を図示の実施例により説明したが、本発明を実施する場合に 使用する構造や配置状態、レイアウト、要素、材料、構成要素については、本発 明の原理から外れることなく、具体的な環境条件や作動条件に個々に適合させて 変更することが可能である。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１及び第２のプーリー装置が平駆動ベルトにより連結された連続可変変速 機であつて、上記各プーリー装置に； Ａ）軸を設け； Ｂ）１対のプーリーシープを設け； Ｃ）複数のベルト係合要素を設け、該各ベルト係合要素に； １．上記駆動ベルトが係合する駆動表面を含む細長い中央軸部を設け； ２．上記中央軸部の第１の端部に第１の軸受領域を設け； ３．上記中央軸部の第２の端部の第２の軸受領域を設け； Ｄ）上記各プーリーシープに； １．１対の相対移動可能な案内通路デイスクを互いに隣接させて並置状態で設け ； ａ．上記各対の案内通路デイスクの内側案内通路ディスクに１方向に延びる複数 の第１案内通路を設け； ｂ．上記各対の案内通路ディスクの外側案内通路ディスクに第２の方向に延びる 複数の第２の案内通路を設け； ｃ．上記第１及び第２の複数の螺旋案内通路により、上記ベルト係合要素の上記 軸受領域を保持して位置決めするための交差部を形成し、該交差部による上記軸 受領域の位置決めにより上記軸に対する上記ベルト係合要素の半径方向の位置決 めを行い；Ｅ）上記複数のプーリーシープの上記複数の内側案内通路ディスクを 互いに連結するための手段を設け、その連結により上記軸を中心にして回転する 内側案内通路ディスク構造体を構成し； Ｆ）上記複数のプーリーシープの上記複数の外側案内通路ディスクを互いに連結 するための手段を設け、その連結により上記軸を中心にして回転する外側案内通 路ディスク構造体を構成し； Ｇ）上記案内通路ディスクの内の少なくとも１個を上記軸と共に回転する状態で 該軸に連結する手段を設け； Ｈ）動力消費要素を設け； Ｉ）歯車減速手段を設け、該歯車減速手段により；１．上記動力消費要素と； ２．上記内側案内通路ディスク構造体と；３．上記外側案内通路デイスク構造体 とを；差動的に連結し； Ｊ）上記動力消費ユニットの負荷を選択的に決定するための制御サブシステムを 設け； それにより上記動力消費要素の負荷の変更により、上記歯車減速手段により連結 される上記第１及び第２の案内通路ディスクの間の角度関係が変化し、それによ り、上記ベルト係合要素の半径方向位置が変化するようにしたことを特徴とする 連続可変変速機。 ２．上記歯車減速手段が４要素調和駆動部であつて；Ａ）波発生機と； Ｂ）たわみスプラインと； Ｃ）円形スプラインと； Ｄ）動的スプラインと； を含む請求項１記載の連続可変変速機。 ３．Ａ）上記波発生機が上記動力消費要素に連結し；Ｂ）上記円形スプラインが ； １．上記内側案内通路ディスク構造体と；２．上記外側案内通路デイスク構造体 と；の内の一方に連結し； Ｃ）上記動的スプラインが； １．上記内側案内通路ディスク構造体と；２．上記外側案内通路ディスク構造体 と；の内の他方に連結している請求項２記載の連続可変変速機。 ４．上記第１プーリー装置において； Ａ）上記円形スプラインが上記内側案内通路ディスク構造体に連結され； Ｂ）上記動的スプラインが上記外側案内通路ディスク構造体に連結され； 上記第２プーリー装置において； Ｃ）上記円形スプラインが上記外側案内通路ディスク構造体に連結され； Ｄ）上記動的スプラインが上記内側案内通路デイスク構造体に連結されている請 求項３記載の連続可変変速機。 ５．Ａ）上記動力消費要素がオイルポンプであり；Ｂ）上記制御サプシステムが 上記オイルポンプの負荷を決定してその出力圧力を設定するようにした請求項１ 記載の連続可変変速機。 ６．上記制御サプシステムに； Ａ）上記オイルポンプからの出力部に対して直列状態に流量制御バルブを設け； Ｂ）上記オイルポンプの負荷を、上記流量制御バルブの流路面積を変えることに より変更するようにした請求項５記載の連続可変変速機。 ７．上記オイルポンプを、該オイルポンプの急速な速度増加中に、一時的にモー ターとして作動させることができ、上記制御サプシステムに、該ポンプをモータ ーとして作動させるために該ポンプの入力側に一時的にオイルを供給するための オイル供給手段を設けた請求項６記載の連続可変変速機。 ８．Ａ）上記第１プーリー装置に、上記内側及び外側案内通路ディスク構造体に 連結する第１ばね付勢手段を設け、該ばね付勢手段により上記内側及び外側案内 通路ディスク構造体を、上記ベルト係合要素が半径方向内方へ移動するように、 相対的に移動させるようにし； Ｂ）上記第２プーリー装置に、上記内側及び外側案内通路ディスク構造体に連結 する第２ばね付勢手段を設け、該ばね付勢手段により上記内側及び外側案内通路 デイスク構造体を、上記ベルト係合要素が半径方向外方へ移動するように、相対 的に移動させるようにした請求項１記載の連続可変変速機。